定子铁芯铁损的试验和测试

定子铁芯铁损的试验

（1）概述

定子铁损试验是检验发电机定子铁芯装配质量的重要方法，也是检验铁芯自身绝缘性能的重要工序。其基本试验方法是在定子铁芯上缠绕若干组激磁绕组，通入50H Z交流电压，电流在定子铁芯中产生磁场的同时产生涡流与磁滞损耗，使铁芯发热。通过测量绕组得到的感生电压与激磁电流的有功功率损耗及温度，计算出单位重量铁芯损耗与温升（W/kg），比较判别铁芯叠装质量。

（2）用于定子铁损试验的计算参数

1）发电机技术参数：

发电机型号：SF100-68/10350

SF20-44/6500

额定容量

额定功率100 MW

20 MW

额定功率因数（滞后）

（滞后）

额定电压

额定电流 A

额定频率50Hz

额定转速min

min

2）铁芯参数及试验计算参数（发电机定子结构参数计算）

定子铁芯外径D1（mm）

定子铁芯内径D2（mm）

定子铁芯高度h（mm）

定子铁芯磁轭高度（估算）h a=（D1-D2）/2-h c（cm）

通风沟高度b（mm）

通风沟数量n

槽深h c（mm）

硅钢片安匝数H0（安匝/cm）

×槽宽

槽型尺寸h

c

填充系数K=

选择电源频率f=50（Hz）

选择激磁电压U=400（V）

试验磁通密度B= 1T (理论数值)

3）试验参数计算

铁芯有效高度L＝K×（h-n×b） (mm)

定子铁芯磁轭截面积S=L×h a （cm2）

激磁线圈匝数的计算W l=U×104/×f×S×B （匝）

激磁线圈的电流和功率I=π×（D1-h）×H0/W l (A)

P l=I×U×10-3 (kVA)

测量线圈匝数的计算W m=(U2/U)×W l(匝)，其测量电压为（V）。

激磁线圈电缆截面积：按每平方毫米（铜线）电流密度不大于3安培选择，采用铜芯橡套绝缘软线。

（3）定子铁损试验原理接线图

（4）发电机定子铁损试验设备及仪表选择配置

1）缠绕激磁绕组：

定子铁芯压紧并经过外观检查和几何尺寸测量合格后，即具备铁损试验条件。可以缠绕激磁绕组。为降低由于磁密不均匀所导致试验和测量误差，将定子分为四个区域间隔120°，在每个区域内用120 mm2橡套绝缘铜芯软电缆紧密缠绕数匝线圈。缠绕激磁线圈时尽量使所有缆线紧绕在铁芯上，避免缆线进入线槽内，经过棱角之处需加橡胶板进行保护。

2）缠绕测量绕组：

测量绕组用1根橡套绝缘铜芯软电缆用同样方法在定子铁芯上两激磁绕组区域中间位置缠绕2圈。线圈紧放槽底，并包绕定子有效铁芯，不包绕定子机座，棱角处垫橡胶板保护。

3）仪器、仪表连接：

按照上图示意进行仪表、电源连接，并检查接线正确性。特别注意测量仪表与线圈极性应正确。全部连线完毕后，用500V兆欧表测量激磁绕组、测量绕组等回路绝缘电阻。

4）温度计布置及热电偶接线：

沿定子铁芯圆周上、中、下磁轭部均匀布置24～36个用于监视的酒精温度计，并用石棉布封住，防止散热影响测量的准确性。分别用定子铁芯叠片时装入槽底、机座、铁芯等处的热电偶与热电偶测试台连接，测量铁芯和机架的温度。

5）试验前检查：

检查所有铁芯螺栓均在规定的紧固力矩下；检查定子内、通风槽沟内、上下端部等处不应有铁磁性物质遗留；用空压机气体清扫吹除定子内外、沟槽等处的灰尘和杂质；并将定子保温密封；定子机架与基础支墩可靠固定，并用50mm2裸铜线将定子机架与接地网可靠连接。

（6）试验步骤和方法

1）操作人员、记录人员、监视人员固定专人专位，按照数据记录表格作好初始数据记录；

2）合上低压开关柜空气开关及断路器，观察定子铁芯振动状况，全面检查定子铁芯各部状况，当出现冒烟、火花、严重异常响声时，应立即停电检查原因；

3）通电10min后无上述异常现象时，观察各仪表指示状况；均在正常情况下即可用红外线点温计测量定子各部温度，找出较热处放置酒精温度计；再过10min找出较热处放置温度计。然后再用红外点温计检查各处发热情况，如果仍有过热处，继续放置酒精温度计。

4）完成上述放置温度计工作后，进行90min的试验，每隔10min记录一次温度计数值和各测量表计数值；

5）90 min的试验正常后，断开电源，检查定子机座焊缝、定位筋与机座各焊缝应无裂纹，螺杆应无松动，拆除试验连线及激磁绕组、测量绕组等缆线，清除定子铁芯机座等灰尘杂质。

（7）试验数据记录

从0—90min，每10min记录一次；分别记录激磁电压、激磁电流、感应电压、铁损、平均铁芯温度、平均机座温度。各部位温度通过热电偶进行测量，主要部位为铁芯槽底、机座、铁芯及外围。分别填入相应的表格。

（8）数据处理及结果分析

1）磁通密度折算到1T（Tesla）时的铁损计算：

a）试验时磁通密度的实际值B’=45*V PT/W m S（T）

式中：V PT—测量线圈感应的电压值；

Wm—测量绕组的匝数；

S---定子铁芯磁轭部截面积。

b）定子铁芯磁轭部单位铁损⊿P Fe⊿P Fe= (P Fe/G)*(1/B’）2（W/kg）

式中：PFe—功率表W的测量值，即实测总铁损（W）；

G—铁轭重量，G=π*（D1-h）*S**10-3=*（D1-h）*S*10-3（kg）

c）最高齿温差⊿t1(℃) ⊿t1=( t1- t2)*(1/B’）2(℃)

式中：t1—最高齿温(℃)

t2—最低齿温(℃)

《规范（GB8564—2003）》规定：温差不应超过15℃。

d）铁芯最高温升⊿t2(℃) ⊿t2=( t3- t2)*(1/B’）2(℃)

式中：t3—最高铁芯温度或齿温(℃)

t2—铁芯初温(℃)

《规范（GB8564—2003）》规定：温差不应超过25℃。

2）试验结果分析依据：

a）单位铁损⊿P Fe≥W/kg即为不合格；

b）铁芯齿部相互间的温差⊿t1≥30℃即为不合格（若⊿t1≤15℃为良好）；铁芯最高温升⊿t2≥45℃即为不合格（若⊿t2≤25℃为良好）